一种油田钻井装置油杆对接系统的工作方法与流程

本发明涉及油田钻井装备技术领域，具体地说是一种油田钻井装置油杆对接系统的工作方法。

背景技术：

油井在开钻过程中，抽油杆的对接安装是一项关键技术。油杆对接过程的快慢，以及油杆对接的准确性，直接关系到钻井的效率。现有技术中，存在着一些油杆对接装置。这些对接装置，往往造价较高、维修成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种油田钻井装置油杆对接系统的工作方法,用于解决油田钻井过程中对油杆安装的技术问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种油田钻井装置油杆对接系统的工作方法：

s1摆臂机构承接并固定外部输送的油杆；

s2摆臂机构带动油杆旋转为竖向状态，并通过立柱机构带动至上端；

s3立柱机构对油杆上端固定，并带动油杆向下旋转移动与下方油井中的油杆对接；

s4在上方油杆和下方油杆对接之前，利用卡持机构对下方油杆卡持固定。

优选的，在步骤s1中，摆臂机构包括摆臂电机、摆臂支撑辊轮、辊轮架、抱紧臂和抱紧驱动电磁铁；

油杆进入辊轮架上的摆臂支撑辊轮上，抱紧驱动电磁铁上电，两侧的抱紧臂向内靠拢将油杆卡固；

优选的，在上述步骤s2和s3中，摆臂电机带动辊轮架旋转呈竖向状态，油杆被立柱机构固定后，抱紧驱动电磁铁断电，两侧的抱紧臂分离，失去对油杆卡紧作用。

优选的，在上述步骤s1中，摆臂机构还包括摆臂检测开关、摆臂检测板、检测板调向电机；

当辊轮架后端的摆臂检测开关检测到油杆到达后端的摆臂检测板后，摆臂电机再带动辊轮架旋转；

当摆臂电机带动辊轮架旋转呈竖向状态，并且油杆被立柱机构固定后，摆臂检测板在检测板调向电机带动下旋转，失去对油杆下端抵挡作用。

优选的，所述摆臂机构还包括摆臂架和辊轮升降油缸，所述辊轮架通过辊轮升降油缸安装在摆臂架上，摆臂架安装在摆臂电机的旋转动力输出端上；

在立柱机构对油杆安装过程中，为了避免摆臂支撑辊轮可能从侧方对油杆造成旋转干涉，所述辊轮架在辊轮升降油缸的作用下远离油杆。

优选的，在步骤s5中，立柱机构包括立柱架、立柱升降电杆、对接驱动油缸、对接驱动电机和对接卡头；

油杆在立柱升降电杆带动上升至指定高度后，对接驱动油缸带动对接驱动电机下移，使对接驱动电机旋转动力输出端上的对接卡头卡持在油杆上端的管箍上；对接驱动油缸带动对接驱动电机继续下移，进而上方油杆的下端螺纹端进入下方油缸的上端螺纹管箍内；最后，对接驱动电机旋转带动油杆与下方油杆对接，并在对接驱动油缸的作用下，继续向下钻入。

优选的，在步骤s4中，卡持机构包括卡持座、卡持滑板、卡持架和卡固驱动油缸；

在上、下油杆对接之前，卡持架在卡固驱动油缸作用下位于最前端，从侧方卡住下段油杆管箍；

在上、下油杆对接过程中，卡持架在卡固驱动油缸作用下向外端移动，失去对下段油杆卡箍的卡紧作用。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明技术方案，在油田钻井过程中，能够高效的准确实现上下油杆的对接；设备造价低、可靠性较高。

附图说明

图1为本发明实施例的前视示意图；

图2为图1中b处局部放大图；

图3为图2中c处局部放大图；

图4为本发明实施例的俯视示意图；

图5为本发明实施例中摆臂主体机构与摆臂抱紧机构配合关系横向剖视示意图；

图6为本发明实施例中卡持机构的俯视示意图；

图中：500、立柱架；501、立柱升降电杆；502、对接驱动油缸；503、对接驱动电机；504、对接弹力杆；505、对接卡头；600、摆臂电机；601、摆臂架；602、摆臂支撑辊轮；603、辊轮架；604、辊轮升降油缸；605、摆臂检测开关；606、摆臂检测板；607、检测板调向电机；608、抱紧臂；609、抱紧驱动电磁铁；610、抱紧架；700、卡持座；701、卡持滑板；702、卡持架；703、卡固驱动油缸。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。

如图1至6所示，一种油田钻井装置油杆对接系统，包括控制系统，以及与控制系统电连接的立柱机构、摆臂机构和卡持机构。摆臂机构用于承接来自外部供管装置传递的油杆，并带动油杆呈高位竖直状态；立柱机构用于起到支撑摆臂机构，并带动油杆旋转对接的作用；卡持机构用于上下油杆对接过程中对下段油杆的管箍进行卡持。

所述立柱机构包括立柱架500，立柱升降电杆501，对接驱动油缸502(内外位移传感器油缸)，对接驱动电机503(绝对值电机)，对接弹力杆504和对接卡头505。所述立柱架500竖向设置，位于油井的一侧。立柱升降电杆501竖向安装在立柱架500上，立柱升降电杆501的升降动力输出端安装所述的摆臂机构。所述对接驱动油缸502安装在立柱架500的侧方，对接驱动油缸502的动力输出端通过对接弹力杆504与所述对接驱动电机503的电机座连接。对接驱动电机503的电机座通过滑槽，可上下滑动的安装在立柱架500的滑轨上。所述的对接卡头505与油杆上端的管箍对应设置，当摆臂机构对油杆摆动到位后；对接驱动电机503通过对接卡头505实现对油杆的旋转带动，以实现和下方油杆的旋转对接。

所述摆臂机构包括摆臂主体机构、摆臂检测机构和摆臂抱紧机构。摆臂主体机构可转动的安装在所述立柱升降电杆501的升降架上，用于承接来自外部供管装置供给的油杆；摆臂检测机构安装在摆臂主体机构的尾端，用于检测油杆是否在摆臂主体机构上移动到位；摆臂抱紧机构安装在摆臂主体机构上，在摆臂主体机构带动油杆摆动过程中，对油杆抱紧。摆臂主体机构包括摆臂电机600，摆臂架601，摆臂支撑辊轮602(v型辊轮)，辊轮架603和辊轮升降油缸604；摆臂电机600安装在立柱升降电杆501的升降架上，摆臂架601横向安装在摆臂电机600的旋转轴上。辊轮架603通过辊轮升降油缸604安装在摆臂架601上方(辊轮架603下方设有导向筒，摆臂架601上设有导向杆)，摆臂支撑辊轮602设有多组，分别间隔可转动的安装在辊轮架603上，外部供管装置供给的油杆滑入摆臂支撑辊轮602上。所述摆臂检测机构包括摆臂检测开关605(压力传感器)，摆臂检测板606和检测板调向电机607。摆臂检测板606通过检测转轴可转动的安装在辊轮架603的后端，检测板调向电机607也安装在辊轮架603上；检测板调向电机607的旋转动力输出端与检测转轴连接。所述摆臂检测开关605安装在摆臂检测板606的内侧，用于检测油杆是否到位进入摆臂支撑辊轮602上。摆臂抱紧机构包括抱紧臂608、抱紧驱动电磁铁609和抱紧架610；抱紧架610竖向安装在摆臂架601的下端，抱紧架610上设有抱紧轴；抱紧臂608采用弧形弹力板结构，对称的设置在摆臂架601的两侧，抱紧臂608的下端分别与抱紧轴铰接，抱紧臂608的上端设有用于抱紧油杆的抱紧卡口。所述抱紧驱动电磁铁609安装在抱紧架610上，并位于两侧的抱紧臂608之间；当需要抱紧油杆时；抱紧驱动电磁铁609通电向内侧吸附抱紧臂608。摆臂机构工作原理为：当摆臂检测开关605检测到油杆到位后，抱紧驱动电磁铁609通电，抱紧臂608抱紧摆臂支撑辊轮602上的油杆；立柱升降电杆501带动摆臂架601上升至指定高度后摆臂电机600旋转90°，使油杆由横向方位变为竖向方位；检测板调向电机607驱动摆臂检测板606转动调节方向，与油杆的下端避让；然后对接驱动油缸502带动对接驱动电机503下移，使对接驱动电机503旋转动力输出端上的对接卡头505卡持在油杆上端的管箍上；对接驱动油缸502带动对接驱动电机503继续下移，进而上方油杆的下端螺纹端进入下方油杆的上端螺纹管箍内；抱紧驱动电磁铁609断电，抱紧臂608失去对油杆的抱紧作用。最后，对接驱动电机503即可旋转带动油杆与下方油杆对接，并在对接驱动油缸502的作用下，不断向下钻入。为了避免摆臂支撑辊轮602可能从侧方对油杆造成旋转干涉，所述辊轮架603在辊轮升降油缸604的作用下远离油杆。

卡持机构位于立柱架500的下方一侧，包括卡持座700、卡持滑板701、卡持架702和卡固驱动油缸703。卡持滑板701可内外滑槽的安装在卡持座700上，卡持架702安装在卡持滑板701的前端，卡固驱动油缸703安装在卡持座700的后端，卡固驱动油缸703的前端动力端与卡持滑板701连接。卡持架702上设有用于卡持油管上端管箍的开放卡口。在上下油杆对接之前，卡持架702在卡固驱动油缸703作用下位于最前端，从侧方卡住油杆管箍；在上下油杆对接过程中，卡持架702在卡固驱动油缸703作用下向外端移动，失去对油杆卡箍的卡紧作用。

所述控制系统包括控制器和控制板，控制器可安装在立柱架500上，控制器分别与上述的各功能部件电连接。

一种油田钻井装置油杆对接系统的工作方法：

s1摆臂机构承接并固定外部输送的油杆；

s2摆臂机构带动油杆旋转为竖向状态，并通过立柱机构带动至上端；

s3立柱机构对油杆上端固定，并带动油杆向下旋转移动与下方油井中的油杆对接；

s4在上方油杆和下方油杆对接之前，利用卡持机构对下方油杆卡持固定。

优选的，在步骤s1中，摆臂机构包括摆臂电机600、摆臂支撑辊轮602、辊轮架603、抱紧臂608和抱紧驱动电磁铁609；

油杆进入辊轮架603上的摆臂支撑辊轮602上，抱紧驱动电磁铁609上电，两侧的抱紧臂608向内靠拢将油杆卡固；

优选的，在上述步骤s2和s3中，摆臂电机600带动辊轮架603旋转呈竖向状态，油杆被立柱机构固定后，抱紧驱动电磁铁609断电，两侧的抱紧臂608分离，失去对油杆卡紧作用。

优选的，在上述步骤s1中，摆臂机构还包括摆臂检测开关605、摆臂检测板606、检测板调向电机607；

当辊轮架603后端的摆臂检测开关605检测到油杆到达后端的摆臂检测板606后，摆臂电机600再带动辊轮架603旋转；

当摆臂电机600带动辊轮架603旋转呈竖向状态，并且油杆被立柱机构固定后，摆臂检测板606在检测板调向电机607带动下旋转，失去对油杆下端抵挡作用。

优选的，所述摆臂机构还包括摆臂架601和辊轮升降油缸604，所述辊轮架603通过辊轮升降油缸604安装在摆臂架601上，摆臂架601安装在摆臂电机600的旋转动力输出端上；

在立柱机构对油杆安装过程中，为了避免摆臂支撑辊轮602可能从侧方对油杆造成旋转干涉，所述辊轮架603在辊轮升降油缸604的作用下远离油杆。

优选的，在步骤s5中，立柱机构包括立柱架500、立柱升降电杆501、对接驱动油缸502、对接驱动电机503和对接卡头505；

油杆在立柱升降电杆501带动上升至指定高度后，对接驱动油缸502带动对接驱动电机503下移，使对接驱动电机503旋转动力输出端上的对接卡头505卡持在油杆上端的管箍上；对接驱动油缸502带动对接驱动电机503继续下移，进而上方油杆的下端螺纹端进入下方油缸的上端螺纹管箍内；最后，对接驱动电机503旋转带动油杆与下方油杆对接，并在对接驱动油缸502的作用下，继续向下钻入。

优选的，在步骤s4中，卡持机构包括卡持座700、卡持滑板701、卡持架702和卡固驱动油缸703；

在上、下油杆对接之前，卡持架702在卡固驱动油缸703作用下位于最前端，从侧方卡住下段油杆管箍；

在上、下油杆对接过程中，卡持架702在卡固驱动油缸703作用下向外端移动，失去对下段油杆卡箍的卡紧作用。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。